ГОСТ Р ІСО 4545-1-2015

ГОСТ Р ИСО 4545-1-2015 Матеріали металеві. Визначення твердості за Кнупом. Частина 1. Метод випробування

ГОСТ Р ІСО 4545-1-2015

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

МАТЕРІАЛИ МЕТАЛЕВІ

Визначення твердості за Кнупом

Частина 1

Метод випробування

Металеві матеріали. Knoop hardness test. Part 1. Test method

ГКС 77.040.10
ОКСТУ 0709

Дата введення 2016-01-01

Передмова

1 ПІДГОТОВЛЕНО Федеральним державним унітарним підприємством «Центральним науково-дослідним інститутом чорної металургії ім. І.П.Бардіна"

2 ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 145 «Методи контролю металопродукції» на основі власного автентичного перекладу українською мовою англомовної версії стандарту, зазначеного в пункті 4

3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 9 квітня 2015 р. N 248-ст

4 Цей стандарт ідентичний міжнародному стандарту ISO 4545−1:2005* «Матеріали металеві. Визначення твердості за Кнупом. Частина 1. Метод випробування (ІSO 4545-1:2005 «Metallic materials – Knoop hardness test – Part 1: Test method»).
________________
* Доступ до міжнародних та зарубіжних документів, згаданих тут і далі за текстом, можна отримати, перейшовши за посиланням на сайт shop.cntd.ru. - Примітка виробника бази даних.


При застосуванні цього стандарту рекомендується використовувати замість посилальних міжнародних стандартів відповідні їм національні стандарти Російської Федерації та міждержавні стандарти, відомості про які наведено у додатковому додатку ТАК

5 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ

Правила застосування цього стандарту встановлені у ГОСТ Р 1.0-2012 (розділ 8). Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному (станом на 1 січня поточного року) інформаційному покажчику «Національні стандарти», а офіційний текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у найближчому випуску щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет (www.gost.ru)

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює метод визначення твердості металевих матеріалів за Кнупом під навантаженням від 0,09807 до 19,614 Н. Метод застосовують для відбитків з діагоналлю менше 0,020 мм.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі міжнародні стандарти*:
________________
* Таблицю відповідності національних стандартів міжнародним див. за посиланням. - Примітка виробника бази даних.

ISO 4545−2:2005 Матеріали металеві. Визначення твердості за Кнупом. Частина 2. Перевірка та калібрування випробувальних машин.

ISO 4545−3:2005 Матеріали металеві. Визначення твердості за Кнупом. Частина 3. Калібрування еталонних зразків.

ISO 4545-4:2005 Матеріали металеві. Визначення твердості за Кнупом. Частина 4. Таблиця значень твердості (ІSO 4545-4, Metallic materials - Knoop hardness test - Part 4: Table of hardness values)

3 Сутність методу

Сутність методу полягає у вдавлюванні алмазного наконечника у вигляді піраміди з кутами і між протилежними сторонами, рівними 172,5° і 130° відповідно, поверхню випробуваного зразка під дією прикладеного навантаження (статистичної* сили) F (малюнки 1 і 2) і після її зняття вимірі довжини довгої діагоналі d відбитка, що залишився на поверхні зразка.
_______________
* Текст документа відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.


Твердість по Кнупу пропорційна приватному від поділу навантаження на площу проекції відбитка індентера, який є ромбічною основою піраміди і має у вершині однакові з індентером кути.

Рисунок 1 - Принцип вимірювання та геометрія наконечника (індентера)

Рисунок 1 - Принцип вимірювання та геометрія наконечника (індентера)

Малюнок 2 - Вид відбитка

Малюнок 2 - Вид відбитка

4 Визначення та позначення

4.1 На малюнку 3 та в таблиці 1 наведено основні визначення та позначення, що використовуються при вимірюванні твердості за Кнупом.

приклад

Рисунок 3. Основні визначення та позначення, що використовуються при вимірюванні твердості за Кнупом

Малюнок 3

Таблиця 1

5 Апаратура

5.1 Твердоміри, які повинні забезпечувати певні навантаження від 0,098 до 19,614 Н відповідно до вимог ISO 4545-2.

5.2 Алмазний наконечник у вигляді піраміди з основою у вигляді ромба, як визначено в ISO 4545-2.

5.3 Вимірювальна система повинна відповідати ISO 4545-2. Оптична частина вимірювальної системи повинна мати відповідне освітлення (ISO 4545-3, додаток А).

Збільшення оптичної системи повинне дозволити збільшити видиму довжину діагоналі більш ніж на 25%, але при цьому поле зору мікроскопа не повинно збільшуватись більш ніж на 75%. Вимірювальна система повинна проводити вимірювання довжин діагоналей з кроком 0,1 мм.

Примітка — Пропонована процедура перевірки твердоміра користувачем наведена у додатку А.

6 Підготовка до випробування

6.1 Випробування проводять на полірованій поверхні, яка є гладкою та рівною, вільною від окалини та сторонніх включень та, зокрема, повністю вільною від мастильних матеріалів, якщо інше не зазначено у стандарті на металопродукцію. Кінцева обробка поверхні повинна дозволити точно визначити довжину відбитка діагоналі.

6.2 Підготовку поверхні проводять таким чином, щоб будь-яка зміна твердості поверхні за рахунок надмірного нагрівання або холодної обробки зводилася до мінімуму.

6.3 У зв'язку з малою глибиною відбитка важливо, щоб були вжиті спеціальні запобіжні заходи під час підготовки зразків. Рекомендується використовувати техніку полірування (електрополірування), адаптовану до матеріалу, що підлягає випробуванню.

6.4 Не допускається видима деформація на зворотній поверхні зразків.

6.5 Для зразків малого поперечного перерізу або неправильної форми необхідно забезпечити деяку додаткову підтримку зразка, наприклад, форму, виготовлену з пластику, але при цьому слід передбачити, щоб зразок не переміщався під час застосування навантаження.

7 Проведення випробувань

7.1 Вимірювання твердості проводять при температурі (23±5)°С. Якщо випробування проводять за іншої температури, це слід зазначити у протоколі випробувань.

7.2 Рекомендовані випробувальні навантаження для проведення випробувань наведено у таблиці 2.

Таблиця 2

7.3 Випробуваний зразок повинен розміщуватись на жорсткій основі. Поверхня опори повинна бути чистою, вільною від сторонніх речовин (води, олії, бруду тощо ). Випробуваний зразок повинен лежати на опорі таким чином, щоб виключити його переміщення під час вимірювання.

7.4 Фокус вимірювального мікроскопа має бути розміщений таким чином, щоб можна було спостерігати поверхню зразка.

7.5 Під час випробувань наконечник (індентер) приводять в контакт з поверхнею випробуваного зразка і збільшують навантаження в напрямку, перпендикулярному до поверхні, без ударів і вібрації, поки навантаження, що прикладається, не досягне певного значення.

Швидкість застосування зусилля повинна бути в межах від 15 до 70 мкм/с.

Час від початку застосування навантаження до досягнення номінального значення навантаження має не перевищувати 10 с.

7.6 Тривалість витримки під навантаженням має бути 10-15 с, якщо не вказано інше. Для деяких матеріалів для отримання стійких результатів передбачено триваліший час витримки під навантаженням, допуск для тривалості витримки в таких випадках повинен бути ±2 с.

7.7 Протягом усього циклу випробувань твердомір повинен бути захищений від ударів та вібрації.

7.8 Мінімальна відстань між кордоном будь-якого відбитка та краєм зразка повинна бути не меншою за потрійне значення довжини короткої діагоналі відбитка.

7.9 Мінімальна відстань між двома сусідніми відбитками, орієнтованими бічними сторонами, повинна бути не менше ніж у 2,5 рази більшою за довжину короткої діагоналі. Відстань між двома сусідніми відбитками, орієнтованими їх кінцями, має бути не меншою за довжину довгої діагоналі. Якщо два відбитки відрізняються за розміром, оцінку мінімальної відстані проводять діагоналі більшого за розміром відбитка.

7.10 Для розрахунку твердості за Кнупом використовують виміряну довжину довгої діагоналі. Для всіх випробувань межі відбитків мають бути чітко видимі та визначені у полі зору мікроскопа.

Примітка — Зменшення випробувального навантаження призводить до збільшення кількості результатів вимірювання. Це особливо значуще проявляється при малих навантаженнях випробувань Кнупу при вимірі довжини довгої діагоналі. При вимірі твердості за Кнупом точність вимірювання довжини довгої діагоналі зазвичай не краще, ніж ±0,001 мм. Збільшення поля зору мікроскопа може призвести до підвищення точності вимірювання більш ніж на 25%, але при цьому збільшення поля зору має бути менше 75%.

7.11 Значення твердості за Кнуппом розраховують за формулою, наведеною в таблиці 1, або визначають за таблицями ISO 4545-4.

7.12 Якщо виміряні значення довжин довгих діагоналей однієї половини відбитків відрізняються більш ніж на 10% від виміряних значень довжини іншої половини відбитків, необхідно перевірити паралельність зразка по відношенню до опорної площини, на яку він поміщений. Результати випробувань із відхиленнями більше 10% не враховують.

8 Оцінка невизначеності результатів вимірів

Повну оцінку невизначеності результатів вимірювань слід проводити відповідно до вимог керівництва ГУМ [1].

Незалежно від джерел, що впливають на невизначеність при оцінці твердості, для її оцінки існують два методи:

- один метод (тип А) ґрунтується на оцінці невизначеності всіх можливих джерел, що виникають при прямому калібруванні програми навантаження вимірювальної системи. Процедура оцінки викладена у [2];

- Інший метод (тип В) заснований на оцінці невизначеності з використанням еталонних заходів твердості [скорочено CRM (сертифіковані довідкові матеріали)] (див. [3]-[5]). Посібник із застосування наведено у додатку В.

Проте чи завжди можна лише кількісно оцінити все складові невизначеності від джерел. У цьому випадку оцінку стандартної невизначеності за типом А можна виконати за допомогою статистичного аналізу декількох відбитків, отриманих на випробуваному зразку. У тому випадку, коли стандартні невизначеності, отримані за типом, А і типом, підсумовуються, слід виявляти обережність, щоб не врахувати складові від різних джерел двічі ([1], розділ 4).

9 Протокол випробувань

Протокол випробувань повинен містити:

а) посилання на цей стандарт;

b) всю необхідну інформацію для ідентифікації випробуваного зразка;

c) одержані результати;

d) всі операції, що не передбачені цим стандартом, які можна розглядати як додаткові;

e) відомості про будь-які обставини, які могли б вплинути на результати;

f) температуру, за якої проводили випробування, якщо вона знаходиться поза діапазоном, зазначеним у розділі 7.

Примітка — Достовірне порівняння значень твердості можливе лише за однакових значень прикладеного навантаження.

Додаток, А (довідковий). Порядок періодичної перевірки випробувального обладнання користувачем

Додаток А
(довідкове)

Перевірку випробувального обладнання (твердоміра) необхідно проводити того ж дня, коли це обладнання використовують. Контролюють кожен діапазон або шкалу, за якою проводять вимір.

Перевірку твердоміра проводять за мірами твердості (для кожного діапазону та рівня твердості). Для цього слід нанести опорні відбитки на еталонний захід твердості, відкалібрований відповідно до ISO 4545-3. Результат вимірювань повинен відповідати паспортному значенню в межах, що не перевищують 0,5% та 0,4 мкм. Якщо отримані значення не відповідають вимогам, слід вжити заходів для усунення невідповідностей.

Перевірка полягає в отриманні одного відбитка на еталонній мірі твердості, відкаліброваної відповідно до ІСО 4543-3. . Інакше слід провести калібрування твердоміра за мірами твердості.
_______________
* Текст документа відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.


Отримані результати слід фіксувати протягом певного періоду часу для оцінки можливостей твердоміра та відстеження дрейфу його налаштувань.

Додаток (довідковий). Невизначеність вимірів значень твердості

Додаток
(довідкове)

B.1 Загальні вимоги

Метод, розглянутий у цьому додатку, стосується оцінки невизначеності результатів вимірювань, пов'язаних з вимірювальними можливостями твердомірів при калібруванні еталонних твердих заходів (СРМ). Обчислена за цим методом невизначеність відбиває сукупний ефект від усіх джерел невизначеності, оскільки у цьому підході окремі компоненти твердомірів діють у межах певних допусків. Рекомендується проводити перевірку та калібрування не рідше одного разу на рік.

На малюнку В.1 показано чотирирівневу структуру метрологічного ланцюжка простежуваності для визначення та поширення шкали твердості. Ланцюжок починається з міжнародного рівня, при цьому використані міжнародні визначення різних шкал твердості щодо міжнародних порівнянь. Число первинних стандартних твердомірів на національному рівні визначають первинні міри твердості для калібрування твердомірів на лабораторному рівні. Природно, що пряме калібрування та верифікацію цих машин слід проводити з максимальною точністю.

Малюнок В.1 — Структура метрологічного ланцюжка простежуваності визначення та поширення шкали твердості

Малюнок В.1 — Структура метрологічного ланцюжка простежуваності визначення та поширення шкали твердості

В.2 Основна процедура

Процедуру визначення комбінованої невизначеності u проводять шляхом розрахунку квадратного кореня суми квадратів показників, обчислених із різних джерел, наведених у таблиці В.1. Розширену невизначеність U визначають шляхом множення u коефіцієнт охоплення k =2. Таблиця В.1 містить всі використовувані символи та їх визначення.

В.3 Відхилення показників твердоміра

Відхилення показників твердоміра (яке часто називають помилкою) b отримують по різниці між:

— середнім значенням результатів вимірювань п'яти відбитків, отриманих у процесі випробування твердоміра за еталонною мірою твердості, та

- Значенням, присвоєним еталонної мірою твердості при її калібруванні.

Це відхилення може бути використане в різних випадках обчислення невизначеності як виправлення до результату вимірювання.

В.4 Алгоритм розрахунку невизначеності - вимірювання значень твердості

В.4.1 Процедура, яка не враховує відхилення показника твердоміра (метод 1)

Метод 1 (М1) – найпростіший метод, який використовують без урахування систематичної похибки твердоміра.

У М1 помилку визначають на основі допустимої похибки твердоміра щодо теоретичної шкали, яку використовують для визначення джерела невизначеності . При цьому не визначають виправлення, яке слід вносити.

Процедура обчислення U докладно представлена таблиці В.1, і навіть в [1] і [2].

. (В 1)

Результати вимірювання можна подати так

. (В 2)

В.4.2 Процедура, яка враховує відхилення показника твердоміра (метод 2)

На відміну від методу 1 (М1), метод 2 (М2) призводить до менших значень невизначеності. При оцінці за методом М2 виходять з того, що оскільки відхилення b (етап 10) імовірно носить систематичний характер, то відповідно до рекомендацій [1] слід вносити поправки в результат вимірювання для корекції цієї помилки. Далі припускають, що оскільки поправки визначено та внесено в результат вимірювання, то при розрахунку невизначеності систематичну похибку вважають рівною нулю. В іншому випадку U збільшують на b .

Процедура розрахунку U наведено у таблиці В.1, а також у [4], [5].

. (У 3)

При цьому результат вимірювання буде представлений у такому вигляді:

(В 4)

або

. (В 5)

Залежно від того, чи включається відхилення b як виправлення шкали твердоміра, використовують або те, або інше вираз для подання результатів.

В.5 Вираз результатів виміру

При вираженні невизначеності результатів виміру слід зазначати метод визначення. Якщо метод не вказано, мається на увазі, що було використано метод 1 (етап 12, таблиця В.1).


Таблиця В.1 - Визначення розширеної невизначеності відповідно до методів М1 та М2

Додаток ТАК (довідковий). Відомості про відповідність посилальних міжнародних стандартів національним стандартам Російської Федерації (і міждержавним стандартам, що діють у цій якості)

Додаток ТАК
(довідкове)

Таблиця Д. А. .1

Бібліографія

Електронний текст документа
підготовлений АТ «Кодекс» і звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2015